第五章-轨道交通概论(轨道结构)

机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第五章城市轨道交通轨道结构机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第五章城市轨道交通轨道结构轨道的形式钢轮钢轨的轨道结构•钢轨顶面提供车辆走行面，钢轮的轮缘和钢轨侧面的相互作用则提供导向力。采用橡胶轮胎等形式的轨道结构•必须有走行面及侧向的挡板，车辆除走行轮外还水平安置了导向轮。磁悬浮列车非接触式的轨道结构•必须提供侧向非接触式的导向力。机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第五章城市轨道交通轨道结构轨道的作用引导机车车辆运行，直接承受由车轮传来的荷载，并把它传布给路基或桥隧建筑物。导向承载机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第五章城市轨道交通轨道结构轨道的构成轨道构成钢轨轨枕扣件道床道岔附属设备轨道的作用：导向、承载机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering5.1钢轨5.2轨枕5.3扣件5.4道床5.5道岔5.6车档5.7其他类型的轨道结构第五章城市轨道交通轨道结构主要内容机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering5.1钢轨5.2轨枕5.3扣件5.4道床5.5道岔5.6车档5.7其他类型的轨道结构第五章城市轨道交通轨道结构主要内容机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨（1）钢轨作用引导机车车辆前进，承受并传递车轮压力，兼做轨道电路（电气化铁路或自动闭塞区间）。（2）类型钢轨类型以每米大致质量kg数表示。我国目前主要有75、60、50、43kg/m共四种钢轨类型。重量愈大，表示断面尺寸愈大，钢轨强度等指标愈高。机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨断面轨头轨腰轨底机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨（3）钢轨断面设计要求钢轨断面的形状符合钢轨受力的力学要求；轨头表面要对应车轮轮踏面形状，以改善轮轨的解除条件；考虑连接两根钢轨时安装接头夹板的要求；把轨头、轨腰和轨底三部分组成整体减少可能出现的局部应力集中的要求。机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨（4）材质及机械性能1）钢轨钢的化学成分•有Fe、C、Mn、Si、P、S等元素2）机械性能•主要取决于钢轨的化学性能、物理力学性能、金属组织及热处理工艺。机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨（4）材质及机械性能3）钢轨的发展趋势•重型化•强韧化•纯净化（材质）机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨（5）钢轨的连接1）钢轨的长度•钢轨出厂标准25m和12.5m两种。•在轨道上用定长的钢轨连接成连续的轨线，在两根定长的钢轨之间用夹板连接，成为钢轨接头。机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨（5）钢轨的连接2）钢轨接头•钢轨接头的连接零件包括夹板、螺栓、螺母、弹簧垫圈等；•钢轨接头的作用是在接头处把钢轨连接起来，使钢轨接头部分具有与钢轨一样的整体性，以抵抗弯曲和位移；接头处还要满足钢轨伸缩的要求。•钢轨接头的类型。见P98-99机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨（5）钢轨的连接3）轨缝为了适应钢轨热胀冷缩的需要，在钢轨接头处要预留轨缝，预留轨缝应满足以下条件：•当轨温达到当地最高轨温时，轨缝应不小于零，使轨端不受挤压力，以防温度压力太大而胀轨跑道。•当轨温达到当地最低轨温时，轨缝应不大于构造轨缝，使接头螺栓不受剪力，以防止接头螺栓拉弯或拉断。机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨（5）钢轨的连接4）钢轨接头的破坏形式折角台阶、轨缝机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨（6）钢轨的损伤轨腰螺栓孔裂纹轨头核伤轨头剥离钢轨磨耗•垂直磨耗•侧面磨耗•波形磨耗机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨钢轨磨耗垂直磨耗•在直线和曲线上都存在垂直磨耗；•它与作用在钢轨上的垂直压力、轮轨之间的滑动摩擦有关，他随着通过质量的增加而增大；•当超过允许的垂直磨耗量，钢轨必须更换；•正常情况下垂直磨耗是确定钢轨使用寿命的重要依据。机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨钢轨磨耗侧面磨耗•侧面磨耗发生在曲线的外股钢轨上；•伴随曲线外轨侧磨的同时，在曲线内轨上出现压溃、轨头压偏和宽度增加等现象。•减少侧磨的措施包括：采用径向转向架；采用耐磨轨（如高硅轨，淬火轨等）；合理设置超高、轨距和轨底坡；曲线润滑等。机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering钢轨钢轨磨耗波形磨耗•波形磨耗是指钢轨顶面或侧面上呈波浪形的不均匀磨损或塑性变形；•波形磨耗依据其坡长可分为短波磨耗和长波磨耗。机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering5.1钢轨5.2轨枕5.3扣件5.4道床5.5道岔5.6车档5.7其他类型的轨道结构第五章城市轨道交通轨道结构主要内容机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering轨枕概述轨枕是轨下基础的重要部件。钢轨必须固定在稳定的、不能变形的“基础”——轨枕上，以保持一定的几何形位——轨距、水平……轨枕的功能是支承钢轨，保持轨距和方向，并将钢轨对它的各向压力传递到道床上，使用扣件把轨枕和钢轨连在一起形成“轨道框架”，增加了轨道结构的横向刚度。机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering轨枕概述轨枕既要支承钢轨，又要保持钢轨的位置，还要把钢轨传递来的巨大压力再传递给道床。它必须具备一定的柔韧性和弹性，硬了不行，软了也不行。列车经过时，它可以适当变形以缓冲压力，但列车过后还得尽可能恢复原状。机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering轨枕类型按构造及铺设方法：横向轨枕、纵向轨枕、短枕按使用目的划分：普通轨枕、岔枕、桥枕按材料划分：木枕、混凝土枕机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering轨枕（1）木枕机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering轨枕（1）木枕优点•富有弹性，便于加工、运输和维修，电绝缘性能好，与道碴间摩擦系数大。缺点•木材缺乏，价格贵，易腐朽，寿命短，不同种类轨枕弹性可能不一致。长度•普通木枕标准长度2.5m。•木岔枕2.6～4.85m，级差0.15m机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering轨枕（1）木枕延长木枕使用寿命的措施•①防腐处理（防腐油与煤焦油混合的油剂，即混合油），防裂，防水。•②在木枕上铺设垫板，并预钻道钉孔。•③严格控制木枕的含水量。•④出现裂缝后立即采取补救措施。机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering轨枕（2）混凝土轨枕机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering轨枕（2）混凝土轨枕类型•按配筋方式：普通钢筋混凝土枕、预应力混凝土枕•按使用部位：普通混凝土枕、混凝土